实验教学下学生化学核心素养的培养
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实验教学下学生化学核心素养的培养
核心素养是教育教学中关注的热点话题,发展学生的核心素养对全面推进素质教育具有重要意义。学生化学核心素养的培养决定着化学教学的质量。化学是一门以实验为基础的自然学科,高中化学有很多实验都渗透着化学核心素养,文章通过氢氧化亚铁制备的实验教学实例,浅析化学实验教学过程中对学生化学核心素养的培养策略。
标签:化学核心素养;化学实验;教学实例;培养策略
在教育部发表的《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》中,多次提到“核心素养”,具体要求研究制订“各学段学生发展核心素养体系”,并在“修订课程方案和课程标准”时“依据学生发展核心素养体系,进一步明确各学段、各学科具体的育人目标和任务”。学生发展核心素养体系的构建体现了“以学生发展为本”的素质教育理念,对于全面推进素质教育具有重要意义。
二、化学核心素养
核心素养是指学生在接受相应学段的教育过程中,逐步形成的适应终身发展和社会发展的必备品质与关键能力。学科核心素养是指通过学习某学科的知识与技能、思想与方法而习得的重要观念、关键能力和必备品质。《普通高中化学课程标准(征求意见稿)》中指出:化学核心素养包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认识”“科学探究与创新意识”“科学精神与社会责任”五个维度。化学作为高中课程体系中的重要课程,应突出学生化学核心素养的培养,促进学生的全面发展,从而不断全面推进素质教育。
三、化学实验教学是培养学生化学核心素养的重要途径
化学是一门以实验为基础的自然学科,高中化学有很多实验都渗透着化学核心素养,通过化学实验的教学,可以培养学生的实验操作能力、观察能力、分析能力和探究能力,使学生在感受化学实验魅力的同时,将宏观现象与微观探析紧密结合,从而进一步加深對化学理论知识的理解,又通过对实验“异常”现象的分析和探究,以及对实验方案的设计和改进,提高了学生的科学探究能力与创新意识。因此,在高中化学教育教学中,实验教学是培养学生化学核心素养的重要途径,可通过强化实验教学课程的构建来培养学生的化学核心素养。
氢氧化亚铁制备的教学实例
人教版化学必修1第三章《金属及其化合物》中《铁的重要化合物》【实验3-9】(教学实例):氢氧化亚铁的制备。
【教师演示实验】先往试管中滴加少量FeSO4溶液,然后滴管垂直悬空滴入NaOH溶液。
【学生观察现象】学生观察到的是灰绿色絮状物质,最后沉淀变成红褐色,
基本上看不到教材描述的Fe(OH)2
白色絮状沉淀。
【教师创设问题情境】实验现象的“异常”引发了学生的疑问和思考:为什么观察不到Fe(OH)2白色絮状沉淀这个现象?
【教师引导学生分析】Fe(OH)2中铁元素是+2价,从氧化还原的角度分析,+2价是铁元素的中间价态,既有氧化性又有还原性,而Fe(OH)3是红褐色沉淀,由此可推出,实验过程中观察不到Fe(OH)2白色絮状沉淀这个现象,是由于Fe(OH)2有较强还原性,极易被氧化。
【学生】“噢,原来是这样!”学生豁然开朗。
【教师继而抛出问题】制备氢氧化亚铁过程中,什么因素可能会导致Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3?
学生通过前后桌4人分小组展开讨论分析,发现Fe(OH)2沉淀迅速由白色变为灰绿色最后变为红褐色的“罪魁祸首”是溶液中和外界空气中的O2,反应原理为4Fe(OH)2+O2+2H2O =4Fe(OH)3。学生讨论中也对该实验提出了改进措施:创造无“O2”的环境。
【教师抓住学生的兴趣点再次提出疑问】实验操作上可以采取哪些改进措施来创造无“O2”的环境,从而制取较纯净的Fe(OH)2?
【学生动手尝试改进装置做实验】教师通过让学生进行小组实验来探究如何制取较纯净的Fe(OH)2,学生通过动手做实验,经过不断分析不断改进,最后成功制备出较纯净的Fe(OH)2。
【学生进行反思总结】改进后的实验设计:往试管里滴加少量新制备的硫酸亚铁溶液(溶液中有少量Fe粉),再向其中滴入几滴植物油,用长胶头滴管吸取氢氧化钠溶液,将滴管尖端伸入试管中液面以下,逐滴滴入氢氧化钠溶液(配置NaOH溶液的蒸馏水先进行加热煮沸以除去蒸馏水中溶解的O2),如图。
通过课堂上演示实验的“异常”现象引发学生的思考,以小组的形式对问题展开讨论分析,从而加深对氢氧化亚铁的不稳定性、强还原性的认识,培养了学生“证据推理”和“宏观辨识与微观探析”的化学核心素养,同时,创设问题情境让学生动手做实验探究氢氧化亚铁的制备方法,培养了学生“科学探究与创新意识”的化学核心素养,学生在整个实验过程中不仅收获了知识,更在学习过程中强化了实事求是的科学精神、严谨的科学态度和勤于思考、善于反思总结、勇于探究、敢于创新的科学素养。
最后,教师展示另外一种制备Fe(OH)2的实验装置——在氢气氛围中制备Fe(OH)2,如图,让学生思考、探讨,总结出该装置制备氢氧化亚铁的实验原理:利用H2排除了装置中的空气,创造了无O2的氛围,同时通过H2将I 中生成的FeCl2溶液压入Ⅱ中(物理学中压强原理)与NaOH反应生成Fe(OH)2,既体现了学科之间的紧密联系,又再次强化了制备氢氧化亚铁的关键——创造无“O2”的环境,培养学生“模型认识”的化学核心素养,从而提升了学生的化学思维品质。
四、结语
化学实验作为化学课程的重要组成部分,本身就极具操作性、探究性、创新性,通过实验教学,教师不仅能提高学生的学习兴趣和求知欲,充分发掘学生的探究潜力,培养学生的科学探究和创新意识,使学生掌握科学的研究方法,还能加深对化学概念、理论知识的理解,有助于学生构建知识框架,提高科学素养。
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